JPH01276131A - ポジ型フオトレジスト組成物 - Google Patents
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
−キノンジアジド化合物とからなる、紫外線、遠紫外線
、X?fM、電子線、分子線、r線、ジンクロトロン放
射線等の輻射線に感応するポジ型フォトレジスト組成物
であり、Fjll像力、感度、耐熱性、現像性に優れ次
微細加工用フォトレジスト組成物に関するものである。
、またはカラス、セラミックス、金属等の基板上にスピ
ン塗布法またはローラー塗布法で0゜3〜3μmの厚み
に塗布される。その後、加熱、乾燥し、′ja、元マス
クを介して回路、eターン等ケ紫外線照射などにより焼
き付け、現像してポジ画像が得られる。更にこのポジl
a像全マスクとしてエツチングする事により基板にパタ
ーン状の加工を施す事ができる。代表的な応用分野はI
Cなどの半導体製造工程、液晶、サーマルヘッドなどの
回wr基板の製造、史にその他の7オトフアプリケーシ
ヨンエ程である。
可溶性樹脂と感光物としてのナフトキノンジアジド化合
物とを含む組成物が用いられている。例えば、[ノボラ
ック型フェノール側脂/ナフトキノンジアジドを撲化合
物」として(JSP−3A66弘73号、USP−≠/
iJ1,21/号及びUSP4−/73≠70号等に、
また最も典型的な組成物として[クレゾール−ホルムア
ルデヒドより成るノボラ°ンク衛月旨/トリヒドロキン
ヘンシフエノン−7、/−ナフトキノンジアジドスルホ
ン酸エステル」の例がトンプソン「イントロダクション
・トワー・マイクロリソグラフィー」(L、F、Tho
mpson [1ntroduction t。
出版、屑1)7号、p/ 1,!〜/2/)に記載され
ている。
アルカリ水溶液にdw#可能であり、また生成した画像
をエツチングのマスクとして使用する際に待にプラズマ
エツチングに対して篩い耐性ケ与えるが故に本用途に特
に有用である。また、感光物に用いるナフトキノンジア
ジド化合物は、それ自身ノボラック樹脂のアルカリ溶解
性を低下せしめる溶解阻止剤として作用するが、光照射
を受けて分解するとアルカリ可溶性物質を生じてむしろ
ノボラック樹脂のアルカリ浴解度を高める働きケする点
で特異であり、この元に対する大きな性質変化の故にポ
ジ型フォトレジストの感光物として特に有用である。
ノンジアジド系感光物?含有する叙多くのポジ型フォト
レジストが開発、実用化され、/。
成果をおきめてきた。
SIなどの半導体基板の製造に於ては7μm以下の線幅
から成る超微細パターンの加工が必要とされる様になっ
てきている。かかる用途に於ては、特に高い解像力、露
光マスクの形状を正確に岑しとる高い、eターン形状再
現N度及び高生産性の観点からの高感度を有するフォト
レジストが要求されている。
式が従来のウェットエツチング方式からドライエツチン
グ方式に移行しているが、ドライエツチングの際にはレ
ジストの温度が上昇するため熱変形等奮起こさないよう
、レジストには尚い耐熱性が要求されている。レジスト
の耐熱性’に改善するために重量平均分子量が2000
以下の成分金倉まない樹脂音用いる(特開昭A0−77
3≠7)こと、及びモノマーからトリマーまでの含量合
計が10重t%以下の樹JIlir金用いる(%開昭6
0−/ざり73り)ことが公開されている。ところが、
上記の低分子量成分を除去あるいは減少させ友樹脂を用
いた場合、通常、感度が低下し、さらにシリコン基板に
対する密着性が悪化するという欠点を有していた。
去されずにわずかに残渣が生じたり、未露光部の微細な
レジストパターンの表1−はがれが生じた場合には、現
像不良が起こる3、この現像不良のあるレジストパター
ンを有する基板をエツチングすると、本来エツチングさ
れるべき箇所がエツチングされないことになり、その結
果1枚のウェハー内での全チップ数に対する不良チップ
の割合が鍋まる。また特にパターンの間にこのような残
渣が生すると実質的な解像力が低下することになり、机
像不艮盆起こさないレジストが同時に要求されてき九が
、これらの要求に対して、従来のポジ型フォトレジスト
では十分対応できないのが笑1#である。
おいて、 第一に14光部でのレジスト残渣及びスカム金主じない
ポジ型フォトレジストf41JjX物?提供することに
ある。
を提供することにめる。
ポジ型フォトレジスト組成物を提供することにある。
、キノンジアジド化@9勿及びアルカリ町浴性ノボラッ
ク樹脂會含むポジ型感光性(創面組成’avcおいて、
該ノボラック樹脂のダイマー言置がOffの範囲になる
ようコントロールすることにより現像不良を無くシ、茜
″M1水力紮得るのにA相であること紮見いだし本発明
ケなすにいたった。
キノンジアジド化@物ケ配合するとこの効果が特に顕著
であることを見いだした。
ク樹脂ケ含む感光性樹脂組成物にふ′いて、該アルカリ
0JiW性ノホ゛う′ンク倒月旨に含有されるダイマー
tがノボラック樹月旨の−〜り重1t%の範囲であるこ
と?特徴とするポジ型フォトレジスト組成吻により−i
!成された。
ノール類1モルに対してアルデヒド類0゜j〜7.0モ
ルを酸性触媒下付加縮合した後、ダイマー成分を一部除
去することによって得られる。
ール、p−りaルフェノール、0−りaルフエ/−ル、
m−クレゾール、p−クレゾール、0−クレゾール、エ
チルフェノール、キシレノール、レゾルシノール、ナフ
トール等’is独または、2o1以上の組み合わせで使
用することができる。
ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、フルフラール等
を、酸性触媒としては塩酸、硫酸、ギ酸、酢酸及びシュ
ウ酸等全使用することができる。
、2000〜30000の範囲であることが好ましい。
30000’5(越えると現像速度が小さくなってしま
う。特に好適なのは6o。
トグラフィーのポリスチレン換算値をもって定義される
。
従ってノボラック樹脂金@成した後メタノール、エタノ
ール、アセトン、メチルエチルケトン、ジオキサン、テ
トラヒドロフラン等の極性溶媒に溶解し、次いで水又は
水−極性俗媒混合物に入れて[a(脂分を沈澱させる方
法がある。別の方法としては、アルカリ可溶性側面の合
成の際、所定時間反応波、通常は/jO℃〜200℃で
減圧留去を行って水、未反応の七ツマ−、ホルムアルデ
ヒド、シュウ酸を除いているのに対し、−30℃以上、
好ましくは230℃以上で10mmJ−1g以下の減圧
留去全行うことにより、ダイマー成分を効率良く留去す
ることができる。
体の2〜り重t%の軸回にあり、史に好ましくは2〜6
重債チの範囲にある。夕”イマーの含憤が少ない方が現
像不良をなくシ、解像カゲ尚める上で好ましいが、29
b未満に減少させるとアルカリ水溶液への溶解性が悪化
して感度が低下するのみならず、本発明の主目的の一つ
である解像力も低下してしまう。更にシリコン基板との
密層性が悪くなるという欠点を生じ、好ましくない。
像性と関係するのかは定かではないが、ノボラック樹脂
中の他の低分子量成分、即ち残存モノマーやトリマーの
t全調節しても同様な効果は得られないことから、これ
はダイマーに特有な効果であるものと推定される。
なるフェノール性化合物は既述のようにその棟頽ヲ問わ
ないが、その取分の一つにp−クレゾールが含まれてい
ることが好ましい。
ては、l、2−ナフトキノンジアジド−j−スルホンM
、1,、!−ナフトキノンジアジドーグ=スルホン醒或
いは/1.2−ベンゾキノンジアジド−≠−スルホン酸
とポリヒトミキシ芳香族化合物とのエステルが用いられ
る。
,4L−トリヒドロキシベンゾフェノン、!、≠、≠′
−トリヒドロキシヘンシフエノン1.2,4Z、、4−
トリヒドロキンヘンシフエノン、!。
..2’ 、4C,l−テトラヒドロキシベンゾフェ
ノン、2.’l−、6.3’ 、≠′ 、j′−へキ
サヒト0キシベンゾフエノン、2.3.4L、3’
。
ポリヒト0キ7ペンゾフエノンfA、2.3゜≠−トリ
ヒトaキシアセトフェノン、 2.j、IA−トリヒト
0キシフエニルヘキシル々トン等のポリヒドロキシフェ
ニルアルキルケトン類、ビス(2,≠−ジヒドロキシフ
ェニル)メタン、ビス(2,3,II−トリヒトQキ/
フェニル)メタン、ビス(y、4cmジヒドOキシフェ
ニル)ブaパン−1,等のビス((ポリ)ヒトミキシフ
ェニル)アルカン類、3.≠、j−トリヒドロキシ安息
香酸プロピル、 3,4t、J−トリヒトOキシ安息
香酸フェニル等のポリヒドロキシ安息香1駿エステル類
、ビス(j、3.lA−トリヒドロキシベンゾイル)メ
タン、ビス(2,3,≠−トリヒトOキシベンゾイル)
ベンゼン等のビス(ポリヒドロキシベンゾイル)アルカ
ンまたはビス(ポリヒドロキシベンゾイル)アリール類
、エナレンクリコールージ(3,j−ジヒドロキシベン
ゾエート)等のアルキレンージ(ポリヒトミキシベンゾ
エート)類、3.!;、3’ 、J’ −ビフェニル
テトロール1.2.≠、d′、弘′−ビフェニルテトロ
ール、λ。
等のポリヒドロキシビフェニル類、≠、≠′ 。
゜3’、3’−テトラメチルトリフェニルメタン、2.
3.≠+ J ’ 1 j ’ 1≠r、3N 、
μ′−オクタヒトaキシー3.j′−ジアセチルトリフ
ェニルメタン等のポリヒドロキシトリフェニルメタン類
、3,3.3’、3’−テトラメチル−7゜l′−スピ
ロビーインダン−J、l、、!’、A’−子トロール、
3,3.3’ 、3’−テトラメチル−7,/′−ス
ピOビーインダンーJ 、 6,7゜j’ 、A’
、7’−へキソオール、3 、3 、3’。
≠、j、A、44’ 、4/ +6’−へキソオー
ル、3,3.3’ 、j’−テトラメチル−/。
り’。
ダン@あるいはケルセチン、ルチン等のフラボノ色素類
等ケ用いることができる。
有するポリヒドロキシ化合物の1,!−ナフトキノンジ
アジドスルホン酸エステルから成る感光剤を感光剤の一
部または全部に用いることによって、本発明の効果は一
層顕著となるのであって、このような態様がより好まし
い。
光剤例示化合物のうちペンタヒドロキシベンゾフェノン
類、ヘキサヒドロキンベンゾフェノン類、ビス(トリヒ
トQキシフェニル)メタン類、ヒス(トリヒドロキシベ
ンゾイル)メタン類、及び同ベンゼン類、ビフェニルペ
ントール及び同ヘキソール類、kフタヒドロキシトリフ
ェニルメタン類、ヘキサヒトOキシトリフェニルメタン
類、オクタヒドロキシトリフェニルメタン類、スピロビ
インダンへキンオール類、一部のフラボノ色素類などt
あげることができる。
の使用比率は、ノボラック樹脂100重を都に対し感光
?!13〜/θ0重量部、好1しくは/θ〜tO*を都
である。この使用比率が3重量部以下では残膜率が著し
く低下し、また700重量部を超えると感度及び溶剤へ
の済屏性が低下する。
ロキシ化合物を含有させることができる。
ルシン、70口グルシン、2,3.4t−トリヒドロキ
シベンゾフェノン、2.3.≠、4t’ −テトラヒド
ロキシベンゾフェノン、アセトン−ピロガロール縮合樹
脂、70口グルシドなどが含まれる。
解させる溶剤としては、メチルエチルケトン、シクロヘ
キサノン等のケトン類、エチレンクリコールモノメチル
エーテル、エチレンクリコールモノエチルエーテル等の
アルコールエーテル類、ジオキサン、エチレングリコー
ルジメチルエーテル等のエーテル類、メチルセロソルブ
アセテート、エチルセロソルブアセテート等のセロソル
ブエステル類、酢ヤプチル、乳酸メチル、乳酸エチルな
どの脂肪酸エステル類、1,1,、2−トIJクロロエ
チレン等のハロゲン化炭化水素類、ジメチルアセトアミ
ド、N−メチルビaリドン、ジメチルホルムアミド、ジ
メチルスルホキシド等の高極性溶剤を例示することがで
きる。これら溶剤は単独で、あるいは複数の溶剤を混合
して使用することもできる。
じ染料、可塑剤、接着助剤及び界面活性剤等を配合する
ことができる。その具体例上挙げるならば、メチルバイ
オレット、クリスタルバイオレット、マラカイトグリー
ン等の染料、ステアリン酸、アセタール樹脂、フェノキ
シ樹脂、アルキッド樹脂等の可塑剤、ヘキサメチルジシ
ラザン、クロロメチルシラン等の接着助剤及びノニルフ
ェノキシポリ(エチレンオキシ)エタノール、オクナル
7工lキシポリ(エチレンオキシ)エタノール等の界面
活性剤がある。
製造に使用されるような基板(例:シリコン/二酸化シ
リコン被覆)上にスピンナー、コーター等の過半な塗布
方法により塗布佐、所定のマスクtiMiして露光し、
現像することにより良好なレジストを得ることができる
。
は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウ
ム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモ
ニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−ブaピ
ルアミン等の第1アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−
ブチルアミン等の第2アミン類、トリエチルアミン、メ
チルジエチルアミン等の第3アミン類、ジメチルエタノ
ールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミ
ン類、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラ
エチルアンモニウムヒドロキシド等の第≠級アンモニウ
ム堪、ビロール、ビベ+)’)78の環状アミン類等の
アルカリ類の水溶液′ki史用することができる。史に
、上記アルカリ類の水溶液にアルコール類、界面活性剤
を過当曖添加して使用することもできる。
特に優れ露光部にスカム等の現像残渣を残さず、また優
れた耐熱性を有し、微細加工用7オトレジストとして好
適に用いられるものである。
限定されるものではない。なお、チは他に指定のない限
り重tチを示す。また、重量平均分子量及び七ツマ−、
ダイマー、もしくはトリマーの含量は矢の様にして測定
した。
用い、≠θ℃、流速/m/min、T)iF′F6媒、
検出波長、212 n m K テff1ll定1.f
c。
GMHXL 、U4Lθ0θ)lxL、U3000Hx
L。
分散ポリスチレンを標準とする重量平均分子1七算出し
た。
た。
ホルマリン水溶0339及びシュウ酸0゜/y全三ツロ
フラスコに仕込み攪拌しながら700℃まで昇温し、/
j時間反応させた。その後温度f、200℃まで上げ徐
々にjmmHgまで減圧にして、水、未反応のモノマー
、ホルムアルデヒド、シュウ酸等を留去した。次いで溶
融したアルカリ可溶性ノボラック樹脂ケ室温に民して回
収した。
ポリスチレンIFN)であり、モノマー、ダイマー、ト
リマーの含1は、各々0.3%、/3゜≠チ、6.7%
(計lθ、了優)であった。
ノール6λノに完全に浴着しfc@、これに水!ざyを
攪拌しながら徐々に加え樹脂分を沈殿させた。
を回収し、≠0℃に加熱し減圧下で2≠時間乾燥させて
目的とするアルカリ可溶性/ボラック樹脂(alt−得
た。得られたノボラック樹脂は重量平均分子量l弘30
0(ポリスチレン換1りであり、七ツマ−、ダイマー、
トリマーの含量は各々0%、7.0俤、≠、θ%(計/
/60チ)であった。
l1t0y1 p−フレジーkAOり、37チホルマリ
ン水溶液4t7)及びシュウ酸O0/9に三ツロフラス
コに仕込み、攪拌しなから100℃まで!+温し、lj
時間反応させた。その後温度を230″Gまで上げ徐々
に7 mrnHg ′!で減圧にして、水、未反応のモ
ノマー、ホルムアルデヒド、シュウ酸、およびダイマー
成分等?留去した。
戻して回収した。得られたノボラック樹脂は重量平均分
子量7’700(ポリスチレン換算)であり、七ツマ−
、ダイマー、トリマーの含量は各々0%、jo、2%、
ざ、1%(計73.3%)であった。
ル2!)、p−フレジーxJOp。
33ノ及びシュウ酸0./り全三ツロフラスコに仕込み
、攪拌しなから100℃まで昇温し/j時間反応させ友
。その後温度全2!;0℃まで上げ徐々に/mm)ig
まで減圧にして、水、未反応のモノマー、ホルムアルデ
ヒド、シュウ酸、およびダイマー成分等を留去した。次
いで溶融したアルカリ可溶性ノボラック樹脂を室温に戻
して回収した。得られたノボラック樹脂は′lK量平均
分子量4tgoo(ポリスチレンmW)であり、七ツマ
−、ダイマー、トリマーの含量は各々0.3%、j。
、l’、/1.2−ナフトキノンジアジド−j−スルホ
ニルクロライド1g、Oy及びアセトン、270肩lを
三ツロフラスコに仕込み、撹拌下均−に溶解した。次い
でトリエチルアミン//。
、生じ友沈殿物を戸別し、メタノールで洗浄後乾燥して
ノ、3.≠、≠′−テトラヒドロキシベンゾフェノンの
エステル化合物を得友。
4)で得られ友感光物1,30ノ及び(1)〜(3)で
侍られ友ノボラック粒(脂(a)、(bl及びtelそ
れぞれ3Pケエチルセロソルブアセテー)/ jllに
溶解し、0.2μmのミクロフィルターを用いて濾過し
、フォトレジスト組成物を調製し友。このフォトレジス
ト組成物をスピンナー音用いてシリコンウェハーに塗布
し、窒素雰囲気下の対流オーブンで20℃、30分間乾
燥して膜厚1,3μmのレジスト腺勿得た。この膜に縮
小投影露光装置を用い露光しり鎌、2.31%のテトラ
メチルアンモニウムヒトミオキシド水溶液で1分間現像
し、30秒間水洗して乾燥し友。このようにして得られ
たシリコンウェハーのレジストパターン金走査型寛子顕
微鏡で観察し、レジストを評価した。その結果全下記表
−7に示す。感fVi2.0μmのマスクパターンをp
+境する露光量の逆数金もって定義し、比較例1の感度
の相対値で示した。解像力は一10μmのマスクパター
ンを再現するlt元賃における限界解像力を表わす。耐
熱性はレジストがパターン形成されたシリコンウェハー
を対流オーブンで30分間ベークし、そのパターンの変
形が起こらない温度を示した。現像性は、レジストパタ
ーンを走査型電子顕微鏡で観察し、露光部でのレジスト
残渣及びスカムの有無’I−V4べた。その結果をノボ
ラック樹脂(81〜(CIにつき、実施例/〜3として
表7に示した。
、解像力、耐熱性、規律性のいずれも優れていた。
下記表−−記載の各感光物を(4)と同様の方法で合成
し、(5)と同様にしてレジスト組成物音評価した。
解像力、耐熱性、現像性のいずれも漬れていた。
較で明らかなように、きわ立って浚れた解像力が得られ
ており、特足の感光剤との組み合わせが、本発明の効果
を更にきわ立たせるものである事が理解されよう。
脂31と上記(4)で得られた/fecj’e’m/
、 30 y ′kxチルセaソルブアセテートljP
に溶解し、実施例と同様にしてレジスト組成’*を評価
した。その結果を表7に示し友。実施例に比奴し、感度
、屏ill力、耐熱性および現像性が劣るものであった
。
同様の方法で合成した。この際ダイマー留去時間を延長
することにより、ダイマー含IC03%にまで減少させ
た。このノボラック樹脂31と上記(4)で得られた感
光物7.30夕をエチルセロソルブアセテート/39に
溶解し、実施例と同様にしてレジスト組成物を評価した
。その結果ヲ表/に示した。実施例に比較し、If&度
、解像力に劣り、パターンの密考性も悪いものであった
。
た感光物7.3ノをエチルセaソルプアセテート/sy
Km解し実施例と同様にしてレジスト組成物の評価をし
、結果を表7に示し次。
た感光物7.31をエチルセaソルプアセテートij’
pに溶解し実施例と同様にしてレジスト組成物の評価を
し、結果を表7に示した。
、耐熱性、現像性が劣るものであった。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、キノンジアジド化合物及びアルカリ可溶性ノボラッ
ク樹脂を含む感光性樹脂組成物において、該アルカリ可
溶性ノボラック樹脂に含有されるダイマー量がノボラッ
ク樹脂の2〜9重量%の範囲であることを特徴とするポ
ジ型フォトレジスト組成物。 2、該アルカリ可溶性ノボラック樹脂のダイマー量が2
〜6%の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の
ポジ型フォトレジスト組成物。 3、該キノンジアジド化合物として、1分子内に5個以
上の芳香族水酸基を有するポリヒドロキシ化合物の1,
2−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステルを含有す
ることを特徴とする請求項1に記載のポジ型フォトレジ
スト組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63105686A JP2568883B2 (ja) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | ポジ型フオトレジスト組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63105686A JP2568883B2 (ja) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | ポジ型フオトレジスト組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01276131A true JPH01276131A (ja) | 1989-11-06 |
JP2568883B2 JP2568883B2 (ja) | 1997-01-08 |
Family
ID=14414288
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63105686A Expired - Lifetime JP2568883B2 (ja) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | ポジ型フオトレジスト組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2568883B2 (ja) |
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- 1988-04-28 JP JP63105686A patent/JP2568883B2/ja not_active Expired - Lifetime
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---|---|
JP2568883B2 (ja) | 1997-01-08 |
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